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Trigonometria Plana e Esférica



APÊNDICE AO CAPÍTULO 17

TRIGONOMETRIA PLANA E ESFÉRICA

1 INTRODUÇÃO
       A Trigonometria Esférica é essencial para compreensão dos conceitos e resolução
dos problemas de Navegação Astronômica e Navegação Ortodrômica. É, ainda, impor-
tante para entendimento dos princípios fundamentais de alguns sistemas de Navegação
Eletrônica.
       A Trigonometria Plana é indispensável para entendimento dos conceitos e resolu-
ção dos problemas de derrotas loxodrômicas, além de ser usada em outros tipos e métodos
de navegação.
      Assim, antes de prosseguir, é necessário recordar as noções e as fórmulas da
Trigonometria Plana e da Trigonometria Esférica, o que possibilitará melhor compre-
ensão dos assuntos abordados nos Capítulos seguintes.


2 TRIGONOMETRIA PLANA

I CONCEITOS E SINAIS DAS LINHAS
  TRIGONOMÉTRICAS
      a)   Primeiro Quadrante: 0º a 90º (figura 17.A.1)

Figura 17.A.1 – Primeiro Quadrante




                                     sen a    = PM = OQ ; sinal positivo (+)

                                     cos a    =   OP = QM ; sinal positivo (+)
                                               sen a
                                     tg a    = cos a      = AT   ; sinal positivo (+)
                                                 1
                                     sec a   =            = OT ; sinal positivo (+)
                                               cos a
                                                 1
                                     cosec a =            = OS ; sinal positivo (+)
                                               sen a
                                                 1
                                     cotg a =             = BS   ; sinal positivo (+)
                                                tg a



Navegação astronômica e derrotas                                                        589
Trigonometria Plana e Esférica


         b) Segundo Quadrante: 90º a 180º (figura 17.A.2)
Figura 17.A.2 – Segundo Quadrante




  sen a       = PM = OQ ; sinal positivo (+)

  cos a       =   OP = QM ; sinal negativo (–)
            sen a
  tg a    = cos a = AT ; sinal negativo (–)
              1
  sec a   =       = OT ; sinal negativo (–)
            cos a
              1
  cosec a =       = OS ; sinal positivo (+)
            sen a
                   1
  cotg a      =        = BS     ; sinal negativo (–)
                  tg a


         c)   Terceiro Quadrante: 180º a 270º (figura 17.A.3.)

Figura 17.A.3 – Terceiro Quadrante




                                              sen a    =   PM = OQ ; sinal negativo (–)

                                              cos a    =   OP = QM ; sinal negativo (–)
                                                        sen a
                                              tg a    = cos a    = AT    ; sinal positivo (+)
                                                          1
                                              sec a =            = OT ; sinal negativo (–)
                                                        cos a
                                                          1
                                              cosec a =          = OS ; sinal negativo (–)
                                                        sen a
                                                          1
                                              cotg a =           = BS    ; sinal positivo (+)
                                                         tg a



590                                                              Navegação astronômica e derrotas
Trigonometria Plana e Esférica


        d) Quarto quadrante: 270º a 360º (figura 17.A.4)
Figura 17.A.4 – Quarto Quadrante




     sen a     = PM = OQ ; sinal negativo (–)

     cos a     = OP      = QM ; sinal positivo (+)
               sen a
     tg a      =         = AT      ; sinal negativo (–)
               cos a
                 1
     sec a =             = OT ; sinal positivo (+)
               cos a
                 1
     cosec a =           = OS ; sinal negativo (–)
               sen a
                 1
     cotg a =            = BS      ; sinal negativo (–)
                tg a

II      RESUMO DOS SINAIS DAS LINHAS
        TRIGONOMÉTRICAS

                                                          QUADRANTE

             LINHA            PRIMEIRO         SEGUNDO             TERCEIRO             QUARTO

                               0º £ a £ 90º    90º£ a £ 180º      180º £ a £ 270º       270º£ a £ 360º
     SENO                          +                  +                  –                   –
     COSSENO                       +                  –                  –                   +
     TANGENTE                      +                  –                  +                   –
     SECANTE                       +                  –                  –                   +
     COSSECANTE                    +                  +                  –                   –
     COTANGENTE                    +                  –                  +                   –




III VARIAÇÕES DAS LINHAS TRIGONOMÉTRICAS

 QUADRANTE           SENO      COSSENO TANGENTE COTANGENTE SECANTE COSSECANTE

        1o           0 a +1     +1 a 0        0a+¥             +¥ a0         +1 a + ¥      + ¥ a +1

        2o           +1 a 0     0 a –1        –¥ a0            0a–¥       – ¥ a –1        +1 a + ¥

        3o           0 a –1      –1 a 0       0a+¥             +¥ a0         –1 a – ¥      – ¥ a –1

        4o           –1 a 0     0 a +1        –¥ a0            0a–¥          + ¥ a +1      –1 a – ¥




Navegação astronômica e derrotas                                                                      591
Trigonometria Plana e Esférica



IV PRIMEIRAS RELAÇÕES ENTRE AS FUNÇÕES
   TRIGONOMÉTRICAS




      sen (– a)       = – sen a       tg (– a)           = – tg a               sec (– a)    =    sec a

      cos (– a)       =   cos a       cotg (– a)         = – cotg a             cosec (– a) = – cosec a

      sen (180º – a) =    sen a       tg (180º – a)      = – tg a

      cos (180º – a) = – cos a        cotg (180º – a) = – cotg a

      sen (180º + a) = – sen a        tg (180º + a)      =      tg a

      cos (180º + a) = – cos a        cotg (180º + a) =         cotg a

      sen (90º + a)   =   cos a       tg (90º + a)       = – cotg a

      cos (90º + a)   = – sen a       cotg (90º + a)     = – tg a




V     IDENTIDADES DA TRIGONOMETRIA PLANA


      Em um círculo de raio unitário (r = 1), teremos:




      sen2 a + cos2 a= 1
                        sen a                            1                                   sen a
      tg a            = cos a           tg a       =                     tg a      =
                                                       cotg a                          +    1 – sen2 a

                        cos a                     1                                    +    1 – sen2 a
      cotg a          =                 cotg a =                         cotg a =
                        sen a                    tg a                                        sen a

                                                       1
      sec2 a          = 1 + tg2 a       sec a      = cos a


                                                    1
      cosec2 a        = 1 + cotg2 a     cosec a = sen a




592                                                                      Navegação astronômica e derrotas
Trigonometria Plana e Esférica



VI SOMA, SUBTRAÇÃO, MULTIPLICAÇÃO E DIVISÃO
   DE ARCOS
                                 sen (a + b) = sen a . cos b + cos a . sen b

                                 sen (a – b) = sen a . cos b – cos a . sen b

                                 cos (a + b) = cos a . cos b – sen a . sen b

                                 cos (a – b) = cos a . cos b + sen a . sen b


                                    tg a + tg b                            tg a – tg b
                   tg (a + b) =                            tg (a – b) =
                                   1 – tg a . tg b                        1 + tg a . tg b
                   sen 2a        = 2 sen a . cos a                              a       a
                                                           sen a      = 2 sen     . cos
                                                                                2       2
                   cos 2a        = cos2 a – sen2 a
                                                                             a        a
                                    2 tg a                 cos a      = cos2   – sen2
                   tg 2a         =                                           2        2
                                   1 – tg2 a                                   a
                                                                         2 tg
                                                                               2
                         a              1 – cos a          tg a       =
                   sen           = +                                             a
                         2                  2                           1 – tg2
                                                                                 2
                         a              1 + cos a                                a
                   cos           = +                       1 + cos a = 2 cos2
                         2                  2                                    2

                        a               1 – cos a                                 a
                   tg            = +                       1 – cos a = 2 sen2
                        2               1 + cos a                                 2


VII FUNÇÕES TRIGONOMÉTRICAS EM UM
    TRIÂNGULO RETÂNGULO
      No triângulo retângulo ABC (figura 17.A.5) temos:

Figura 17.A.5 – Triângulo Retângulo

                   b         cateto oposto
       sen B   =     =
                   a          hipotenusa

                 c   cateto adjacente
       cos B   = a =
                       hipotenusa

                 b     cateto oposto
       tg B    = c = cateto adjacente
                 a      1
       sec B   =   =
                 c   cos B
                 a      1
       cosec B =   =
                 b   sen B
                 c      1
       cotg B =    =
                 b    tg B



Navegação astronômica e derrotas                                                               593
Trigonometria Plana e Esférica


                                         ^ ^
       Ainda no triângulo retângulo ABC, B e C são ângulos complementares, isto é:
              ^ ^
              B + C = 90º.
              Então:
                         b
              sen B    = a = cos C          = cos (90º – B)

                         c
              cos B    = a = sen C          = sen (90º – B)

                         b
              tg B     = c = cotg C = cotg (90º – B)

                         a
              sec B    = c = cosec C = cosec (90º – B)

                          a
              cosec B =     = sec C         = sec (90º – B)
                          b
                          c
              cotg B =      = tg C          = tg (90º – B)
                          b


VIII       RESOLUÇÃO DO TRIÂNGULO RETÂNGULO
       Consideram-se 4 casos na resolução dos triângulos retângulos:

       1o CASO: Dados a hipotenusa e um ângulo agudo (a e B, respectivamente)

                 Lados: b = a . sen B                  Ângulo: C = 90º – B

                                                                     1 2
                          c = a . cos B                Área:   S =     a . sen 2 B
                                                                     4


       2o CASO: Dados um cateto e um ângulo agudo (b e B, respectivamente)

                                  b
                Lados: a =                             Ângulo: C = 90º – B
                                sen B
                                                                     1 2
                          c = b . cotg B               Área:   S =     b . cotg B
                                                                     2
       3o CASO: Dados os dois catetos (b e c)

                                        b                                    b
                Ângulos: tg B =                        Hipotenusa: a =
                                        c                                  sen B
                                                                  1
                            C     = 90º – B            Área:         S =
                                                                    bc
                                                                  2
       4o CASO: Dados a hipotenusa e um cateto (a e b, respectivamente)

                                        b                                   (a + b) (a – b)
                Ângulos: sen B =                       Lado:         c =
                                        a

                                                                           1      b   (a + b) (a – b)
                            C      = 90º – B           Área:         S=      bc =
                                                                           2      2

594                                                             Navegação astronômica e derrotas
Trigonometria Plana e Esférica



IX TRIÂNGULO PLANO OBLIQUÂNGULO
       Seja o triângulo obliquângulo ABC da figura 17.A.6. As seguintes Leis são úteis para
resolução desse tipo de triângulo:
Figura 17.A.6 – Triângulo Plano Obliquângulo

                                                                                    A
                        a       b       c
       Lei dos Senos:       =       =                                                             b
                      sen A   sen B   sen C
                                                                           c
       Lei dos Cossenos: a2 = b2 + c2 – 2 bc cos A
                                                                 B                                             C
                                                                                     a


X     RESOLUÇÃO DO TRIÂNGULO OBLIQUÂNGULO
       Conforme os dados do problema, distinguiremos os 4 casos possíveis (figura 17.A.6).

       1o CASO: Dados um lado e dois ângulos quaisquer (a, A e B)

                                a . sen B
                 Lados: b =                               Ângulo: C = 180º – (A + B)
                                  sen A
                                a . sen C                                       a2 . sen B . sen (A + B)
                         c =                              Área:           S =
                                  sen A                                                  2 sen A


      2o CASO: Dados dois lados e o ângulo que eles formam (a, b e C)

                                    A+B        C                                                  a . sen C
                 Ângulos:      tg       = cotg                                   Lado: c =
                                     2         2                                                    sen A

                                    A–B a–b         C                                             ab . sen C
                               tg      =     . cotg                              Área: S =
                                     2   a+b        2                                                  2

                                                  a . sen C
                 ou:                  tg A =
                                                b – a . cos C

                 e:                       B = 180º – (A + C)

      3o CASO: Dados os três lados (a, b e c)

                 Perímetro : a + b + c = 2p               Área : S = p (p – a)(p – b)(p – c)


                                      A        (p – b) (p – c)                       c 2 + b2 – a 2
                 Ângulos :      sen       =                      ; ou : cos A =
                                      2              bc                                     2bc
                                      B        (p – a) (p – c)                       a + c 2 – b2
                                                                                        2

                                sen       =                      ; ou : cos B =
                                      2              ac                                     2ac
                                      C        (p – a) (p – b)
                                sen       =                      ; ou :         C = 180º – (A + B)
                                      2              ab


Navegação astronômica e derrotas                                                                               595
Trigonometria Plana e Esférica


        4o CASO: Dados dois lados e o ângulo oposto a um deles (a, b e A)


                                      b . sen A                                 a . sen C
                  Ângulos: sen B =                                 Lado: c =
                                           a                                      sen A
                                                                                1
                                C = 180º – (A + B)                 Área: S =      ab . sen C
                                                                                2


3 TRIGONOMETRIA ESFÉRICA

I       FINALIDADE DA TRIGONOMETRIA ESFÉRICA
        O navegante admite que a Terra tem forma esférica, com o propósito de simplificar a
solução dos problemas de Navegação Astronômica. Por outro lado, os astros são supostos
estar projetados sobre a superfície interna de uma imensa esfera, denominada Esfera Celes-
te, de raio infinito e concêntrica com a Terra.

      Eis porque, quando um navegante efetua Navegação Astronômica, o seguinte procedi-
mento se impõe:

        1o. Observar astros que lhe parecem estar na superfície interna da Esfera Celeste; e

      2o. resolver triângulos esféricos pertencentes à superfície interna dessa esfera (fi-
gura 17.A.7).


Figura 17.A.7 – Triângulo Esférico na Esfera Celeste




      A RESOLUÇÃO DESTES TRIÂNGULOS ESFÉRICOS CONSTITUI, PARA
      O NAVEGANTE, O FIM PRINCIPAL DA TRIGONOMETRIA ESFÉRICA.


596                                                           Navegação astronômica e derrotas
Trigonometria Plana e Esférica


       As Tábuas para Navegação Astronômica (PUB. 229, PUB. 249, RADLER, NORIE, etc.)
constituem, na realidade, uma série de soluções pré-computadas de triângulos esféricos, para
todas as combinações possíveis de Latitude, Declinação e Ângulo Horário (ou ângulo no pólo),
a fim de facilitar ao navegante a resolução do triângulo de posição e a determinação rápida e
precisa do ponto no mar.



II PRINCIPAIS PROPRIEDADES DOS TRIÂNGULOS
   ESFÉRICOS
       TRIÂNGULO ESFÉRICO é a porção da superfície esférica compreendida entre três
arcos de circunferências máximas, cada um deles inferior a 180º.

       Os ângulos do triângulo esférico ABC (figura 17.A.8) são simbolizados com as letras A,
B, C e os lados opostos, com as minúsculas respectivas: a, b, c. A cada triângulo esférico ABC,
de lados menores que 180º, corresponde um ângulo triédrico convexo, 0–ABC, cujo vértice
está no centro O da esfera. Os lados do triângulo esférico têm por medida as faces respectivas
do ângulo triédrico correspondente. Realmente, a medida de cada lado é igual à medida do
respectivo ângulo central:

                                   lado a = ângulo central BOC
                                   lado b = ângulo central AOC
                                   lado c = ângulo central AOB


Figura 17.A.8 – Triângulo Esférico A B C




      Os ângulos do triângulo esférico têm por medida os diedros do ângulo triédrico cor-
respondente:
                                     A = diedro OCAB
                                     B = diedro OABC
                                     C = diedro OACB

Navegação astronômica e derrotas                                                           597
Trigonometria Plana e Esférica


      Propriedades dos triângulos esféricos:
      1a. A soma dos 3 lados de um triângulo esférico é maior que 0º e menor que 360º.

                0º < a + b + c < 360º

      2a. A soma dos 3 ângulos de um triângulo esférico é maior que 2 retos e menor que 6 retos.

                180º < A + B + C < 540º

       3a. Cada lado de um triângulo esférico é menor que a soma e maior que a diferença dos
outros dois.
                |b–c|<a<b+c
                |c–a|<b<c+a
                |a–b|<c<a+b
       4a. Se 2 lados de um triângulo esférico são iguais, os ângulos opostos também são
iguais. A recíproca é verdadeira.

                Se a = b, então A = B (e reciprocamente)

      5a. Ao maior lado se opõe o maior ângulo e vice-versa.

     6a. A soma de dois ângulos é menor que o terceiro acrescido de 180º e a diferença é
menor que o suplemento do terceiro.

                A + B < C + 180º
                A – B < 180º– C



III FÓRMULAS GERAIS DA TRIGONOMETRIA ESFÉRICA
      A Trigonometria Esférica estabelece relações convenientes entre os 6 elementos de um
triângulo esférico (3 lados e 3 ângulos), tornando possível o cálculo de 3 desses elementos,
quando forem conhecidos os outros 3.

      Assim, cada elemento desconhecido é calculado em função de outros 3, proporcionan-
do, em cada caso, uma combinação de 4 elementos. Como são 6 os elementos de um triângulo,
temos que ver quantas combinações poderemos fazer com esses 6 elementos 4 a 4.

                             4
                      An   A6    6x5x4x3
                 C ==
                  n
                  m
                       m
                         =     =         = 15
                                           15
                      Pn   P4    1x2x3x4

      Deste modo, com 15 fórmulas teremos abrangido todos os casos de resolução a seguir
expostos.

      1o CASO: COMBINAÇÃO DE 3 LADOS A CADA UM DOS ÂNGULOS


      Da figura 17.A.9, obtém-se: tg b = AL                sec b = OL
                                  tg c = AK                sec c = OK

598                                                            Navegação astronômica e derrotas
Trigonometria Plana e Esférica


Figura 17.A.9




     Os triângulos planos retilíneos KOL e KAL permitem-nos escrever:

                 KL2 = OL2 + OK2 – 2 x OL x OK x cos a
                 KL2 = AL2 + AK2 – 2 x AL x AK x cos A

     Igualando e substituindo:

                 sec2 b + sec2 c – 2 . sec b . sec c . cos a = tg2 b + tg2 c – 2 . tg b . tg c . cos A
      ou seja:
                 – 2 . sec b . sec c . cos a = tg2 b – sec2 b + tg2 c – sec2 – 2 tg b . tg c . cos A

      Dividindo por (–2) ambos os membros da igualdade acima, teremos:

                     sec b . sec c . cos a = 1 + tg b . tg c . cos A

     Multiplicando ambos os membros dessa igualdade por cos b . cos c, virá:

       1 . 1 . cos a . cos b . cos c = cos b . cos c + sen b . sen c . cos A . cos b . cos c
     cos b cos c                                       cos b cos c

      Donde            cos a = cos b . cos c + sen b . sen c . cos A



     Por dedução semelhante, chegaríamos às outras duas combinações, completando
assim o grupo das chamadas FÓRMULAS FUNDAMENTAIS DA TRIGONOMÉTRICA
ESFÉRICA:

                       cos a = cos b . cos c + sen b . sen c . cos A
                       cos b = cos a . cos c + sen a . sen c . cos B
                       cos c = cos a . cos b + sen a . sen b . cos C


     2o CASO: COMBINAÇÃO DE 3 ÂNGULOS A CADA UM DOS LADOS

     Por simples aplicação da propriedade do triângulo polar ou suplementar, chega-
ríamos ao seguinte conjunto de fórmulas:

Navegação astronômica e derrotas                                                                       599
Trigonometria Plana e Esférica



                       cos A = – cos B . cos C + sen B . sen C . cos a
                       cos B = – cos A . cos C + sen A . sen C . cos b
                       cos C = – cos A . cos B + sen A . sen B . cos c


        3o CASO: COMBINAÇÃO DE 2 ÂNGULOS A 2 LADOS OPOSTOS (ANALOGIA DOS
                 SENOS OU LEI DOS SENOS)

        Partindo das fórmulas fundamentais, por fáceis substituições algébricas, deduzirí-
amos:

                                     sen a   sen b   sen c
                                           =       =
                                     sen A sen B     sen C


        4o CASO: COMBINAÇÃO DE 4 ELEMENTOS CONSECUTIVOS (FÓRMULA DAS
                 COTANGENTES), NOS SENTIDOS MOSTRADOS NA FIGURA 17.A.10

Figura 17.A.10


                                            B



                                                           a
                            c



                                                                     C

                       A
                                             b


      Com origem nas fórmulas fundamentais, chegaríamos às últimas 6 fórmulas, atin-
gindo o total das 15 combinações procuradas:



                        cotg a . sen c = cotg A. sen B + cos c . cos B
                        cotg a . sen b = cotg A. sen C + cos b . cos C
                        cotg b . sen a = cotg B . sen C + cos a . cos C
                        cotg b . sen c = cotg B . sen A + cos c . cos A
                        cotg c . sen a = cotg C . sen B + cos a . cos B
                        cotg c . sen b = cotg C . sen A + cos b . cos A


       Todo o trabalho restante da Trigonometria Esférica se resume, praticamente, na
simplificação destas fórmulas gerais, que são suficientes para resolver qualquer caso clás-
sico que se apresente.


600                                                                   Navegação astronômica e derrotas
Trigonometria Plana e Esférica



IV SIMPLIFICAÇÃO DAS FÓRMULAS GERAIS NOS
   CASOS DOS TRIÂNGULOS ESFÉRICOS
   RETÂNGULOS E RETILÁTEROS
       TRIÂNGULO ESFÉRICO RETÂNGULO é aquele que tem um ângulo igual a 90º.

       TRIÂNGULO ESFÉRICO RETILÁTERO é aquele que tem um lado igual a 90º.

       Fazendo parte dos 3 elementos dados de um triângulo esférico um ângulo igual a 90º
(triângulo esférico retângulo), ou um lado igual a 90º (triângulo esférico retilátero), é evidente
que este elemento irá simplificar a combinação escolhida, como se verifica no quadro a seguir,
no qual são apresentadas as fórmulas gerais e as fórmulas simplificadas que atendem à reso-
lução de qualquer caso dos triângulos esféricos retângulos e retiláteros.

                                                        FÓRMULAS SIMPLIFICADAS
           FÓRMULAS GERAIS
                                                           A = 90º                     a = 90º
 cos a = cos b . cos c + sen b . sen c . cos A     cos a = cos b . cos c     cos A = – cotg b . cotg c

 cos b = cos a . cos c + sen a . sen c . cos B                               cos b = sen c . cos B

 cos c = cos a . cos b + sen a . sen b . cos C                               cos c =    sen b . cos C

 cos A = – cos B . cos C + sen B . sen C . cos a   cos a = cotg B . cotg C   cos A = – cos B . cos C

 cos B = – cos A . cos C + sen A . sen C . cos b   cos B = sen C . cos b

 cos C = – cos A . cos B + sen A . sen B . cos c   cos C = sen B . cos c

 sen a   sen b                                     sen b = sen a . sen B     sen B = sen b . sen A
       =
 sen A   sen B

 sen a   sen c                                     sen c = sen a . sen C     sen C = sen c . sen A
       =
 sen A   sen C

 sen b   sen c
       =
 sen B   sen C

 cotg a . sen c = cotg A . sen B + cos c . cos B   cotg a = cotg c . cos B   cotg A = – cos c . cotg B

 cotg a . sen b = cotg A . sen C + cos b . cos C   cotg a = cotg b . cos C   cotg A = – cos b . cotg C

 cotg b . sen a = cotg B . sen C + cos a . cos C                             cotg b = cotg B . sen C

 cotg b . sen c = cotg B . sen A + cos c . cos A   cotg B = cotg b . sen c

 cotg c . sen a = cotg C . sen B + cos a . cos B                             cotg c = cotg C . sen B

 cotg c . sen b = cotg C . sen A + cos b . cos A   cotg C = cotg c . sen b



Navegação astronômica e derrotas                                                                        601
Trigonometria Plana e Esférica



V     FÓRMULAS EMPREGADAS NA RESOLUÇÃO DOS
      TRIÂNGULOS ESFÉRICOS OBLIQUÂNGULOS
      1o CASO: DADOS OS TRÊS LADOS (a, b, c)


                          A    sen (p – b) . sen (p – c)                 a+b+c
                     tg     =+                             ; sendo p =
                          2      sen p . sen (p – a)                       2


                          B    sen (p – a) . sen (p – c)
                     tg     =+
                          2      sen p . sen (p – b)


                          C    sen (p – a) . sen (p – b)
                     tg     =+
                          2      sen p . sen (p – c)


      2o CASO: DADOS OS TRÊS ÂNGULOS (A, B, C)


                          a      – cos S . cos (S – A)                   A + B+C
                     tg     =+                             ; sendo S =
                          2    cos (S – B) . cos (S – C)                     2


                          b      – cos S . cos (S – B)
                     tg     =+
                          2    cos (S – A) . cos (S – C)


                          c      – cos S . cos (S – C)
                     tg     =+
                          2    cos (S – A) . cos (S – B)


      3o CASO: DADOS DOIS LADOS E O ÂNGULO COMPREENDIDO (A, b, c) – FIGURA
              17.A.11
Figura 17.A.11

                                                   C



                                 b
                                                            a




                                                                   B
                 A

                                                    c


602                                                          Navegação astronômica e derrotas
Trigonometria Plana e Esférica


       Para o cálculo do lado a podemos empregar a fórmula:


                                                cos (c ~ m)
                           cos a = cos b .
                                                    cos m

      Em que o argumento auxiliar m é dado por tg m = tg b. cos A ou, então, lançar mão da
fórmula do SEMI-SENO-VERSO:


                           ssv a = ssv (b ~ c) + sen b. sen c. ssv A

       É oportuno recordar que se denomina semi-seno-verso (ssv) de um ângulo A à expres-
são:
                                      1                                A
                            ssv A =       (1– cos A) = sen 2
                                            -
                                      2                                2

      É fácil demonstrar a igualdade acima, desde que nos lembremos das seguintes iden-
tidades:

                           sen 2 A + cos2 A = 1


                                            A                 A
                           cos A = cos2         – sen 2
                                            2                 2

       · multiplicando a segunda fórmula por (– 1), teremos:

                                                    A              A
                           – cos A = – cos 2             + sen 2
                                                    2              2


       ·   somando 1 a cada um dos membros, ficará:


                                                         A             A
                           1 - cos A = 1 – cos 2             + sen 2
                                                         2             2
       ·   como:

                               2   A       2 A
                           sen       + cos     = 1, teremos:
                                   2         2



                                                2   A       2 A       2 A      2 A
                           1– cos A = sen             + cos     – cos     + sen
                                                    2         2         2
                                                                        2        2

       ·   ou, então:

                                                     A             1                         A
                           1 – cos A = 2 sen 2               ; e       (1 – cos A) = sen 2
                                                     2             2                         2




Navegação astronômica e derrotas                                                                        603
Trigonometria Plana e Esférica


      O semi-seno-verso (ssv) é empregado na solução do triângulo de posição em várias
Tábuas para Navegação Astronômica. Em inglês, é denominado haversine (hav). É esta a
notação empregada na Tábua Norie.

      Quanto aos ângulos B e C, podem ser obtidos por meio das ANALOGIAS DE NEPER:

                                                 b–c
                                           cos
                                 B+C            2 . cotg A
                            tg         =
                                   2           b+c       2
                                           cos
                                                2


                                                 b–c
                                           sen
                                 B–C            2 . cotg A
                            tg         =
                                   2           b+c       2
                                           sen
                                                2
     O lado a também pode ser obtido, após o cálculo dos ângulos B e C, utilizando a ANA-
LOGIA DE NEPER:


                                             B+C
                                           cos
                               a              2       b+c
                            tg         =         . tg
                               2             B–C       2
                                         cos
                                              2


      4o CASO: DADOS DOIS ÂNGULOS E O LADO COMPREENDIDO (LADO COMUM)

      Dados: A, b, C


      Utiliza-se a resolução pela decomposição em triângulos retângulos.
                                                                                  sen ä . cos A
      Na figura 17.A.12, o ângulo B pode ser calculado pela fórmula cos B =
                                                                                     sen Ø
Figura 17.A.12

                                                     C



                                                         d
                                                 Y           a
                            b




                                                                      B
                       A
                                                     c

604                                                              Navegação astronômica e derrotas
Trigonometria Plana e Esférica


      Em que o argumento auxiliar Y é dado por cotg Y = tg A . cos b, e o ângulo d = C – Y.
Ou, então, lançando mão da fórmula do SEMI-SENO-VERSO:


                      ssv (180º – B) = ssv (A + C) – sen A. sen C . ssv b


      Os lados a e c podem ser calculados por meio das ANALOGIAS DE NEPER:


                                                       A–C
                                       a+c         cos           b
                               tg                =       2  . tg
                                        2              A +C      2
                                                   cos
                                                         2

                                                       A –C
                                       a–c         sen           b
                               tg                =      2   . tg
                                        2              A +C      2
                                                   sen
                                                         2


       Calculados os lados a e c, pode-se utilizar a fórmula seguinte, para calcular o ângulo
B, obtida da ANALOGIA DE NEPER:

                                                        a+c
                                                  cos
                              cotg
                                       B
                                             =         2 . tg A + C
                                        2             a– c      2
                                                  cos
                                                       2

      5o CASO: DADOS DOIS LADOS E O ÂNGULO OPOSTO DE UM DELES (a, b, A)


Figura 17.A.13



                                                             C


                                                        Y        d

                                   b                                        a




                                                                                 B
                          A                                          d
                                             m

                                                         c



      Na figura 17.A.13, temos:


Navegação astronômica e derrotas                                                                     605
Trigonometria Plana e Esférica


                              sen A . sen b
                  sen B =
                                 sen a


                                                                                               cos m . cos a
                  c          = m+d            tg m           = cos A . tg b          cos d =
                                                                                                   cos b


                                                                                               cos Y . tg b
                  C          = Y+d            cotg Y = cos b . tg A                  cos d =
                                                                                                    tg a



      Sinais de d e d:

      – As grandezas m e Y serão sempre positivas.

      – As grandezas d e d serão positivas quando A e B forem do mesmo quadrante; quando
        A e B não forem do mesmo quadrante, os valores de d e d serão precedidos do sinal –
        (menos). Os sinais de d e d saem diretamente das fórmulas acima, para cos d e cos d.

      6o CASO: DADOS DOIS ÂNGULOS E O LADO OPOSTO A UM DELES (A, B, b)


Figura 17.A.14

                                                         C


                                                  Y          d
                                 b                                     a




                                                                                 B
                         A
                                        m                        d
                                                     c
      Na figura 17.A.14, temos:

                              sen A . sen b
                  sen a =
                                 sen B


                                                                                                 cotg B . cos m
                  c          = m+d            cotg m = – cos A . tg b                cos d = –
                                                                                                    cotg A



                                                                                                 cos Y . cos B
                  C          = Y+d            tg Y       = – cos b . tg A            cos d = –
                                                                                                    cos A


606                                                                        Navegação astronômica e derrotas
Trigonometria Plana e Esférica


      Sinais de d e d:

      – Os sinais de Y e m são sempre positivos.

      – Os sinais de d e d são sempre iguais, pois estes são sempre do mesmo quadrante
        (o que acontece, igualmente, com m e Y). Os sinais de d e d saem diretamente
        das fórmulas acima, para cos d e cos d.




Navegação astronômica e derrotas                                                   607

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  • 1. Trigonometria Plana e Esférica APÊNDICE AO CAPÍTULO 17 TRIGONOMETRIA PLANA E ESFÉRICA 1 INTRODUÇÃO A Trigonometria Esférica é essencial para compreensão dos conceitos e resolução dos problemas de Navegação Astronômica e Navegação Ortodrômica. É, ainda, impor- tante para entendimento dos princípios fundamentais de alguns sistemas de Navegação Eletrônica. A Trigonometria Plana é indispensável para entendimento dos conceitos e resolu- ção dos problemas de derrotas loxodrômicas, além de ser usada em outros tipos e métodos de navegação. Assim, antes de prosseguir, é necessário recordar as noções e as fórmulas da Trigonometria Plana e da Trigonometria Esférica, o que possibilitará melhor compre- ensão dos assuntos abordados nos Capítulos seguintes. 2 TRIGONOMETRIA PLANA I CONCEITOS E SINAIS DAS LINHAS TRIGONOMÉTRICAS a) Primeiro Quadrante: 0º a 90º (figura 17.A.1) Figura 17.A.1 – Primeiro Quadrante sen a = PM = OQ ; sinal positivo (+) cos a = OP = QM ; sinal positivo (+) sen a tg a = cos a = AT ; sinal positivo (+) 1 sec a = = OT ; sinal positivo (+) cos a 1 cosec a = = OS ; sinal positivo (+) sen a 1 cotg a = = BS ; sinal positivo (+) tg a Navegação astronômica e derrotas 589
  • 2. Trigonometria Plana e Esférica b) Segundo Quadrante: 90º a 180º (figura 17.A.2) Figura 17.A.2 – Segundo Quadrante sen a = PM = OQ ; sinal positivo (+) cos a = OP = QM ; sinal negativo (–) sen a tg a = cos a = AT ; sinal negativo (–) 1 sec a = = OT ; sinal negativo (–) cos a 1 cosec a = = OS ; sinal positivo (+) sen a 1 cotg a = = BS ; sinal negativo (–) tg a c) Terceiro Quadrante: 180º a 270º (figura 17.A.3.) Figura 17.A.3 – Terceiro Quadrante sen a = PM = OQ ; sinal negativo (–) cos a = OP = QM ; sinal negativo (–) sen a tg a = cos a = AT ; sinal positivo (+) 1 sec a = = OT ; sinal negativo (–) cos a 1 cosec a = = OS ; sinal negativo (–) sen a 1 cotg a = = BS ; sinal positivo (+) tg a 590 Navegação astronômica e derrotas
  • 3. Trigonometria Plana e Esférica d) Quarto quadrante: 270º a 360º (figura 17.A.4) Figura 17.A.4 – Quarto Quadrante sen a = PM = OQ ; sinal negativo (–) cos a = OP = QM ; sinal positivo (+) sen a tg a = = AT ; sinal negativo (–) cos a 1 sec a = = OT ; sinal positivo (+) cos a 1 cosec a = = OS ; sinal negativo (–) sen a 1 cotg a = = BS ; sinal negativo (–) tg a II RESUMO DOS SINAIS DAS LINHAS TRIGONOMÉTRICAS QUADRANTE LINHA PRIMEIRO SEGUNDO TERCEIRO QUARTO 0º £ a £ 90º 90º£ a £ 180º 180º £ a £ 270º 270º£ a £ 360º SENO + + – – COSSENO + – – + TANGENTE + – + – SECANTE + – – + COSSECANTE + + – – COTANGENTE + – + – III VARIAÇÕES DAS LINHAS TRIGONOMÉTRICAS QUADRANTE SENO COSSENO TANGENTE COTANGENTE SECANTE COSSECANTE 1o 0 a +1 +1 a 0 0a+¥ +¥ a0 +1 a + ¥ + ¥ a +1 2o +1 a 0 0 a –1 –¥ a0 0a–¥ – ¥ a –1 +1 a + ¥ 3o 0 a –1 –1 a 0 0a+¥ +¥ a0 –1 a – ¥ – ¥ a –1 4o –1 a 0 0 a +1 –¥ a0 0a–¥ + ¥ a +1 –1 a – ¥ Navegação astronômica e derrotas 591
  • 4. Trigonometria Plana e Esférica IV PRIMEIRAS RELAÇÕES ENTRE AS FUNÇÕES TRIGONOMÉTRICAS sen (– a) = – sen a tg (– a) = – tg a sec (– a) = sec a cos (– a) = cos a cotg (– a) = – cotg a cosec (– a) = – cosec a sen (180º – a) = sen a tg (180º – a) = – tg a cos (180º – a) = – cos a cotg (180º – a) = – cotg a sen (180º + a) = – sen a tg (180º + a) = tg a cos (180º + a) = – cos a cotg (180º + a) = cotg a sen (90º + a) = cos a tg (90º + a) = – cotg a cos (90º + a) = – sen a cotg (90º + a) = – tg a V IDENTIDADES DA TRIGONOMETRIA PLANA Em um círculo de raio unitário (r = 1), teremos: sen2 a + cos2 a= 1 sen a 1 sen a tg a = cos a tg a = tg a = cotg a + 1 – sen2 a cos a 1 + 1 – sen2 a cotg a = cotg a = cotg a = sen a tg a sen a 1 sec2 a = 1 + tg2 a sec a = cos a 1 cosec2 a = 1 + cotg2 a cosec a = sen a 592 Navegação astronômica e derrotas
  • 5. Trigonometria Plana e Esférica VI SOMA, SUBTRAÇÃO, MULTIPLICAÇÃO E DIVISÃO DE ARCOS sen (a + b) = sen a . cos b + cos a . sen b sen (a – b) = sen a . cos b – cos a . sen b cos (a + b) = cos a . cos b – sen a . sen b cos (a – b) = cos a . cos b + sen a . sen b tg a + tg b tg a – tg b tg (a + b) = tg (a – b) = 1 – tg a . tg b 1 + tg a . tg b sen 2a = 2 sen a . cos a a a sen a = 2 sen . cos 2 2 cos 2a = cos2 a – sen2 a a a 2 tg a cos a = cos2 – sen2 tg 2a = 2 2 1 – tg2 a a 2 tg 2 a 1 – cos a tg a = sen = + a 2 2 1 – tg2 2 a 1 + cos a a cos = + 1 + cos a = 2 cos2 2 2 2 a 1 – cos a a tg = + 1 – cos a = 2 sen2 2 1 + cos a 2 VII FUNÇÕES TRIGONOMÉTRICAS EM UM TRIÂNGULO RETÂNGULO No triângulo retângulo ABC (figura 17.A.5) temos: Figura 17.A.5 – Triângulo Retângulo b cateto oposto sen B = = a hipotenusa c cateto adjacente cos B = a = hipotenusa b cateto oposto tg B = c = cateto adjacente a 1 sec B = = c cos B a 1 cosec B = = b sen B c 1 cotg B = = b tg B Navegação astronômica e derrotas 593
  • 6. Trigonometria Plana e Esférica ^ ^ Ainda no triângulo retângulo ABC, B e C são ângulos complementares, isto é: ^ ^ B + C = 90º. Então: b sen B = a = cos C = cos (90º – B) c cos B = a = sen C = sen (90º – B) b tg B = c = cotg C = cotg (90º – B) a sec B = c = cosec C = cosec (90º – B) a cosec B = = sec C = sec (90º – B) b c cotg B = = tg C = tg (90º – B) b VIII RESOLUÇÃO DO TRIÂNGULO RETÂNGULO Consideram-se 4 casos na resolução dos triângulos retângulos: 1o CASO: Dados a hipotenusa e um ângulo agudo (a e B, respectivamente) Lados: b = a . sen B Ângulo: C = 90º – B 1 2 c = a . cos B Área: S = a . sen 2 B 4 2o CASO: Dados um cateto e um ângulo agudo (b e B, respectivamente) b Lados: a = Ângulo: C = 90º – B sen B 1 2 c = b . cotg B Área: S = b . cotg B 2 3o CASO: Dados os dois catetos (b e c) b b Ângulos: tg B = Hipotenusa: a = c sen B 1 C = 90º – B Área: S = bc 2 4o CASO: Dados a hipotenusa e um cateto (a e b, respectivamente) b (a + b) (a – b) Ângulos: sen B = Lado: c = a 1 b (a + b) (a – b) C = 90º – B Área: S= bc = 2 2 594 Navegação astronômica e derrotas
  • 7. Trigonometria Plana e Esférica IX TRIÂNGULO PLANO OBLIQUÂNGULO Seja o triângulo obliquângulo ABC da figura 17.A.6. As seguintes Leis são úteis para resolução desse tipo de triângulo: Figura 17.A.6 – Triângulo Plano Obliquângulo A a b c Lei dos Senos: = = b sen A sen B sen C c Lei dos Cossenos: a2 = b2 + c2 – 2 bc cos A B C a X RESOLUÇÃO DO TRIÂNGULO OBLIQUÂNGULO Conforme os dados do problema, distinguiremos os 4 casos possíveis (figura 17.A.6). 1o CASO: Dados um lado e dois ângulos quaisquer (a, A e B) a . sen B Lados: b = Ângulo: C = 180º – (A + B) sen A a . sen C a2 . sen B . sen (A + B) c = Área: S = sen A 2 sen A 2o CASO: Dados dois lados e o ângulo que eles formam (a, b e C) A+B C a . sen C Ângulos: tg = cotg Lado: c = 2 2 sen A A–B a–b C ab . sen C tg = . cotg Área: S = 2 a+b 2 2 a . sen C ou: tg A = b – a . cos C e: B = 180º – (A + C) 3o CASO: Dados os três lados (a, b e c) Perímetro : a + b + c = 2p Área : S = p (p – a)(p – b)(p – c) A (p – b) (p – c) c 2 + b2 – a 2 Ângulos : sen = ; ou : cos A = 2 bc 2bc B (p – a) (p – c) a + c 2 – b2 2 sen = ; ou : cos B = 2 ac 2ac C (p – a) (p – b) sen = ; ou : C = 180º – (A + B) 2 ab Navegação astronômica e derrotas 595
  • 8. Trigonometria Plana e Esférica 4o CASO: Dados dois lados e o ângulo oposto a um deles (a, b e A) b . sen A a . sen C Ângulos: sen B = Lado: c = a sen A 1 C = 180º – (A + B) Área: S = ab . sen C 2 3 TRIGONOMETRIA ESFÉRICA I FINALIDADE DA TRIGONOMETRIA ESFÉRICA O navegante admite que a Terra tem forma esférica, com o propósito de simplificar a solução dos problemas de Navegação Astronômica. Por outro lado, os astros são supostos estar projetados sobre a superfície interna de uma imensa esfera, denominada Esfera Celes- te, de raio infinito e concêntrica com a Terra. Eis porque, quando um navegante efetua Navegação Astronômica, o seguinte procedi- mento se impõe: 1o. Observar astros que lhe parecem estar na superfície interna da Esfera Celeste; e 2o. resolver triângulos esféricos pertencentes à superfície interna dessa esfera (fi- gura 17.A.7). Figura 17.A.7 – Triângulo Esférico na Esfera Celeste A RESOLUÇÃO DESTES TRIÂNGULOS ESFÉRICOS CONSTITUI, PARA O NAVEGANTE, O FIM PRINCIPAL DA TRIGONOMETRIA ESFÉRICA. 596 Navegação astronômica e derrotas
  • 9. Trigonometria Plana e Esférica As Tábuas para Navegação Astronômica (PUB. 229, PUB. 249, RADLER, NORIE, etc.) constituem, na realidade, uma série de soluções pré-computadas de triângulos esféricos, para todas as combinações possíveis de Latitude, Declinação e Ângulo Horário (ou ângulo no pólo), a fim de facilitar ao navegante a resolução do triângulo de posição e a determinação rápida e precisa do ponto no mar. II PRINCIPAIS PROPRIEDADES DOS TRIÂNGULOS ESFÉRICOS TRIÂNGULO ESFÉRICO é a porção da superfície esférica compreendida entre três arcos de circunferências máximas, cada um deles inferior a 180º. Os ângulos do triângulo esférico ABC (figura 17.A.8) são simbolizados com as letras A, B, C e os lados opostos, com as minúsculas respectivas: a, b, c. A cada triângulo esférico ABC, de lados menores que 180º, corresponde um ângulo triédrico convexo, 0–ABC, cujo vértice está no centro O da esfera. Os lados do triângulo esférico têm por medida as faces respectivas do ângulo triédrico correspondente. Realmente, a medida de cada lado é igual à medida do respectivo ângulo central: lado a = ângulo central BOC lado b = ângulo central AOC lado c = ângulo central AOB Figura 17.A.8 – Triângulo Esférico A B C Os ângulos do triângulo esférico têm por medida os diedros do ângulo triédrico cor- respondente: A = diedro OCAB B = diedro OABC C = diedro OACB Navegação astronômica e derrotas 597
  • 10. Trigonometria Plana e Esférica Propriedades dos triângulos esféricos: 1a. A soma dos 3 lados de um triângulo esférico é maior que 0º e menor que 360º. 0º < a + b + c < 360º 2a. A soma dos 3 ângulos de um triângulo esférico é maior que 2 retos e menor que 6 retos. 180º < A + B + C < 540º 3a. Cada lado de um triângulo esférico é menor que a soma e maior que a diferença dos outros dois. |b–c|<a<b+c |c–a|<b<c+a |a–b|<c<a+b 4a. Se 2 lados de um triângulo esférico são iguais, os ângulos opostos também são iguais. A recíproca é verdadeira. Se a = b, então A = B (e reciprocamente) 5a. Ao maior lado se opõe o maior ângulo e vice-versa. 6a. A soma de dois ângulos é menor que o terceiro acrescido de 180º e a diferença é menor que o suplemento do terceiro. A + B < C + 180º A – B < 180º– C III FÓRMULAS GERAIS DA TRIGONOMETRIA ESFÉRICA A Trigonometria Esférica estabelece relações convenientes entre os 6 elementos de um triângulo esférico (3 lados e 3 ângulos), tornando possível o cálculo de 3 desses elementos, quando forem conhecidos os outros 3. Assim, cada elemento desconhecido é calculado em função de outros 3, proporcionan- do, em cada caso, uma combinação de 4 elementos. Como são 6 os elementos de um triângulo, temos que ver quantas combinações poderemos fazer com esses 6 elementos 4 a 4. 4 An A6 6x5x4x3 C == n m m = = = 15 15 Pn P4 1x2x3x4 Deste modo, com 15 fórmulas teremos abrangido todos os casos de resolução a seguir expostos. 1o CASO: COMBINAÇÃO DE 3 LADOS A CADA UM DOS ÂNGULOS Da figura 17.A.9, obtém-se: tg b = AL sec b = OL tg c = AK sec c = OK 598 Navegação astronômica e derrotas
  • 11. Trigonometria Plana e Esférica Figura 17.A.9 Os triângulos planos retilíneos KOL e KAL permitem-nos escrever: KL2 = OL2 + OK2 – 2 x OL x OK x cos a KL2 = AL2 + AK2 – 2 x AL x AK x cos A Igualando e substituindo: sec2 b + sec2 c – 2 . sec b . sec c . cos a = tg2 b + tg2 c – 2 . tg b . tg c . cos A ou seja: – 2 . sec b . sec c . cos a = tg2 b – sec2 b + tg2 c – sec2 – 2 tg b . tg c . cos A Dividindo por (–2) ambos os membros da igualdade acima, teremos: sec b . sec c . cos a = 1 + tg b . tg c . cos A Multiplicando ambos os membros dessa igualdade por cos b . cos c, virá: 1 . 1 . cos a . cos b . cos c = cos b . cos c + sen b . sen c . cos A . cos b . cos c cos b cos c cos b cos c Donde cos a = cos b . cos c + sen b . sen c . cos A Por dedução semelhante, chegaríamos às outras duas combinações, completando assim o grupo das chamadas FÓRMULAS FUNDAMENTAIS DA TRIGONOMÉTRICA ESFÉRICA: cos a = cos b . cos c + sen b . sen c . cos A cos b = cos a . cos c + sen a . sen c . cos B cos c = cos a . cos b + sen a . sen b . cos C 2o CASO: COMBINAÇÃO DE 3 ÂNGULOS A CADA UM DOS LADOS Por simples aplicação da propriedade do triângulo polar ou suplementar, chega- ríamos ao seguinte conjunto de fórmulas: Navegação astronômica e derrotas 599
  • 12. Trigonometria Plana e Esférica cos A = – cos B . cos C + sen B . sen C . cos a cos B = – cos A . cos C + sen A . sen C . cos b cos C = – cos A . cos B + sen A . sen B . cos c 3o CASO: COMBINAÇÃO DE 2 ÂNGULOS A 2 LADOS OPOSTOS (ANALOGIA DOS SENOS OU LEI DOS SENOS) Partindo das fórmulas fundamentais, por fáceis substituições algébricas, deduzirí- amos: sen a sen b sen c = = sen A sen B sen C 4o CASO: COMBINAÇÃO DE 4 ELEMENTOS CONSECUTIVOS (FÓRMULA DAS COTANGENTES), NOS SENTIDOS MOSTRADOS NA FIGURA 17.A.10 Figura 17.A.10 B a c C A b Com origem nas fórmulas fundamentais, chegaríamos às últimas 6 fórmulas, atin- gindo o total das 15 combinações procuradas: cotg a . sen c = cotg A. sen B + cos c . cos B cotg a . sen b = cotg A. sen C + cos b . cos C cotg b . sen a = cotg B . sen C + cos a . cos C cotg b . sen c = cotg B . sen A + cos c . cos A cotg c . sen a = cotg C . sen B + cos a . cos B cotg c . sen b = cotg C . sen A + cos b . cos A Todo o trabalho restante da Trigonometria Esférica se resume, praticamente, na simplificação destas fórmulas gerais, que são suficientes para resolver qualquer caso clás- sico que se apresente. 600 Navegação astronômica e derrotas
  • 13. Trigonometria Plana e Esférica IV SIMPLIFICAÇÃO DAS FÓRMULAS GERAIS NOS CASOS DOS TRIÂNGULOS ESFÉRICOS RETÂNGULOS E RETILÁTEROS TRIÂNGULO ESFÉRICO RETÂNGULO é aquele que tem um ângulo igual a 90º. TRIÂNGULO ESFÉRICO RETILÁTERO é aquele que tem um lado igual a 90º. Fazendo parte dos 3 elementos dados de um triângulo esférico um ângulo igual a 90º (triângulo esférico retângulo), ou um lado igual a 90º (triângulo esférico retilátero), é evidente que este elemento irá simplificar a combinação escolhida, como se verifica no quadro a seguir, no qual são apresentadas as fórmulas gerais e as fórmulas simplificadas que atendem à reso- lução de qualquer caso dos triângulos esféricos retângulos e retiláteros. FÓRMULAS SIMPLIFICADAS FÓRMULAS GERAIS A = 90º a = 90º cos a = cos b . cos c + sen b . sen c . cos A cos a = cos b . cos c cos A = – cotg b . cotg c cos b = cos a . cos c + sen a . sen c . cos B cos b = sen c . cos B cos c = cos a . cos b + sen a . sen b . cos C cos c = sen b . cos C cos A = – cos B . cos C + sen B . sen C . cos a cos a = cotg B . cotg C cos A = – cos B . cos C cos B = – cos A . cos C + sen A . sen C . cos b cos B = sen C . cos b cos C = – cos A . cos B + sen A . sen B . cos c cos C = sen B . cos c sen a sen b sen b = sen a . sen B sen B = sen b . sen A = sen A sen B sen a sen c sen c = sen a . sen C sen C = sen c . sen A = sen A sen C sen b sen c = sen B sen C cotg a . sen c = cotg A . sen B + cos c . cos B cotg a = cotg c . cos B cotg A = – cos c . cotg B cotg a . sen b = cotg A . sen C + cos b . cos C cotg a = cotg b . cos C cotg A = – cos b . cotg C cotg b . sen a = cotg B . sen C + cos a . cos C cotg b = cotg B . sen C cotg b . sen c = cotg B . sen A + cos c . cos A cotg B = cotg b . sen c cotg c . sen a = cotg C . sen B + cos a . cos B cotg c = cotg C . sen B cotg c . sen b = cotg C . sen A + cos b . cos A cotg C = cotg c . sen b Navegação astronômica e derrotas 601
  • 14. Trigonometria Plana e Esférica V FÓRMULAS EMPREGADAS NA RESOLUÇÃO DOS TRIÂNGULOS ESFÉRICOS OBLIQUÂNGULOS 1o CASO: DADOS OS TRÊS LADOS (a, b, c) A sen (p – b) . sen (p – c) a+b+c tg =+ ; sendo p = 2 sen p . sen (p – a) 2 B sen (p – a) . sen (p – c) tg =+ 2 sen p . sen (p – b) C sen (p – a) . sen (p – b) tg =+ 2 sen p . sen (p – c) 2o CASO: DADOS OS TRÊS ÂNGULOS (A, B, C) a – cos S . cos (S – A) A + B+C tg =+ ; sendo S = 2 cos (S – B) . cos (S – C) 2 b – cos S . cos (S – B) tg =+ 2 cos (S – A) . cos (S – C) c – cos S . cos (S – C) tg =+ 2 cos (S – A) . cos (S – B) 3o CASO: DADOS DOIS LADOS E O ÂNGULO COMPREENDIDO (A, b, c) – FIGURA 17.A.11 Figura 17.A.11 C b a B A c 602 Navegação astronômica e derrotas
  • 15. Trigonometria Plana e Esférica Para o cálculo do lado a podemos empregar a fórmula: cos (c ~ m) cos a = cos b . cos m Em que o argumento auxiliar m é dado por tg m = tg b. cos A ou, então, lançar mão da fórmula do SEMI-SENO-VERSO: ssv a = ssv (b ~ c) + sen b. sen c. ssv A É oportuno recordar que se denomina semi-seno-verso (ssv) de um ângulo A à expres- são: 1 A ssv A = (1– cos A) = sen 2 - 2 2 É fácil demonstrar a igualdade acima, desde que nos lembremos das seguintes iden- tidades: sen 2 A + cos2 A = 1 A A cos A = cos2 – sen 2 2 2 · multiplicando a segunda fórmula por (– 1), teremos: A A – cos A = – cos 2 + sen 2 2 2 · somando 1 a cada um dos membros, ficará: A A 1 - cos A = 1 – cos 2 + sen 2 2 2 · como: 2 A 2 A sen + cos = 1, teremos: 2 2 2 A 2 A 2 A 2 A 1– cos A = sen + cos – cos + sen 2 2 2 2 2 · ou, então: A 1 A 1 – cos A = 2 sen 2 ; e (1 – cos A) = sen 2 2 2 2 Navegação astronômica e derrotas 603
  • 16. Trigonometria Plana e Esférica O semi-seno-verso (ssv) é empregado na solução do triângulo de posição em várias Tábuas para Navegação Astronômica. Em inglês, é denominado haversine (hav). É esta a notação empregada na Tábua Norie. Quanto aos ângulos B e C, podem ser obtidos por meio das ANALOGIAS DE NEPER: b–c cos B+C 2 . cotg A tg = 2 b+c 2 cos 2 b–c sen B–C 2 . cotg A tg = 2 b+c 2 sen 2 O lado a também pode ser obtido, após o cálculo dos ângulos B e C, utilizando a ANA- LOGIA DE NEPER: B+C cos a 2 b+c tg = . tg 2 B–C 2 cos 2 4o CASO: DADOS DOIS ÂNGULOS E O LADO COMPREENDIDO (LADO COMUM) Dados: A, b, C Utiliza-se a resolução pela decomposição em triângulos retângulos. sen ä . cos A Na figura 17.A.12, o ângulo B pode ser calculado pela fórmula cos B = sen Ø Figura 17.A.12 C d Y a b B A c 604 Navegação astronômica e derrotas
  • 17. Trigonometria Plana e Esférica Em que o argumento auxiliar Y é dado por cotg Y = tg A . cos b, e o ângulo d = C – Y. Ou, então, lançando mão da fórmula do SEMI-SENO-VERSO: ssv (180º – B) = ssv (A + C) – sen A. sen C . ssv b Os lados a e c podem ser calculados por meio das ANALOGIAS DE NEPER: A–C a+c cos b tg = 2 . tg 2 A +C 2 cos 2 A –C a–c sen b tg = 2 . tg 2 A +C 2 sen 2 Calculados os lados a e c, pode-se utilizar a fórmula seguinte, para calcular o ângulo B, obtida da ANALOGIA DE NEPER: a+c cos cotg B = 2 . tg A + C 2 a– c 2 cos 2 5o CASO: DADOS DOIS LADOS E O ÂNGULO OPOSTO DE UM DELES (a, b, A) Figura 17.A.13 C Y d b a B A d m c Na figura 17.A.13, temos: Navegação astronômica e derrotas 605
  • 18. Trigonometria Plana e Esférica sen A . sen b sen B = sen a cos m . cos a c = m+d tg m = cos A . tg b cos d = cos b cos Y . tg b C = Y+d cotg Y = cos b . tg A cos d = tg a Sinais de d e d: – As grandezas m e Y serão sempre positivas. – As grandezas d e d serão positivas quando A e B forem do mesmo quadrante; quando A e B não forem do mesmo quadrante, os valores de d e d serão precedidos do sinal – (menos). Os sinais de d e d saem diretamente das fórmulas acima, para cos d e cos d. 6o CASO: DADOS DOIS ÂNGULOS E O LADO OPOSTO A UM DELES (A, B, b) Figura 17.A.14 C Y d b a B A m d c Na figura 17.A.14, temos: sen A . sen b sen a = sen B cotg B . cos m c = m+d cotg m = – cos A . tg b cos d = – cotg A cos Y . cos B C = Y+d tg Y = – cos b . tg A cos d = – cos A 606 Navegação astronômica e derrotas
  • 19. Trigonometria Plana e Esférica Sinais de d e d: – Os sinais de Y e m são sempre positivos. – Os sinais de d e d são sempre iguais, pois estes são sempre do mesmo quadrante (o que acontece, igualmente, com m e Y). Os sinais de d e d saem diretamente das fórmulas acima, para cos d e cos d. Navegação astronômica e derrotas 607